WO2024068628A1

WO2024068628A1 - System für elektro- und hybridfahrzeuge

Info

Publication number: WO2024068628A1
Application number: PCT/EP2023/076539
Authority: WO
Inventors: Marco Eggert
Original assignee: Kiekert Aktiengesellschaft
Priority date: 2022-09-27
Filing date: 2023-09-26
Publication date: 2024-04-04
Also published as: DE102022124748A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein System mit einem Ladesteckverbinder (1) für Elektro- und Hybridfahrzeuge (18) und einer Steuereinheit (8), wobei der Ladesteckverbinder (1) ein Gehäuse (7), in dem Gehäuse (7) angeordnete Ladekontakte (2) zum Kontaktieren korrespondierender Ladekontakte (3) eines korrespondierenden Ladesteckverbinders (4) und ein Kühlelement (5) aufweist, das derart an wenigstens einen der Ladekontakte (2) angekoppelt ist, dass der Ladekontakt (2) mittels des Kühlelements (5) kühlbar ist, das Kühlelement (5) mit der Steuereinheit (8) verbunden ist, so dass die Kühlfunktion des Kühlelements (5) mittels der Steuereinheit (8) steuerbar ist, und die Steuereinheit (8) dazu eingerichtet ist, die Kühlfunktion des Kühlelements zu einer Zeit außerhalb eines Ladevorgangs zu aktivieren. Auf diese Weise wird ein Laden einer Batterie des Elektro- oder Hybridfahrzeugs (18) mit hohen Strömen über einen längeren Zeitraum ermöglicht.

Description

System für Elektro- und Hybridfahrzeuge

Beschreibung:

Die Erfindung betrifft ein System mit einem Ladesteckverbinder für Elektro- und Hybridfahrzeuge, wobei der Ladesteckverbinder ein Gehäuse, in dem Gehäuse angeordnete Ladekontakte zum Kontaktieren korrespondierender Ladekontakte eines korrespondierenden Ladesteckverbinders und ein Kühlelement aufweist, das derart an wenigstens einen der Ladekontakte angekoppelt ist, dass der Ladekontakt mittels des Kühlelements kühlbar ist.

Elektro- und Hybridfahrzeuge verfügen über einen aufladbaren Energiespeicher, in der Regel eine Hochvolt-Batterie, die im Fährbetrieb einem elektrischen Antriebsmotor Energie bereitstellt. Die Speicherkapazitäten dieser Hochvolt-Batterien sind begrenzt, so dass sie regelmäßig an einer Ladestation wieder aufgeladen werden müssen. Das Laden der Batterie erfolgt über ein zwischen Ladestation und Fahrzeug vorgesehenes Ladekabel, wobei das Ladekabel z.B. gemäß der europäischen Norm IEC 62196 Typ 2 auf der einen Seite mit einem Ladestecker, der in eine an der Ladestation vorgesehene Ladesteckdose einsteckbar ist, und auf der anderen Seite mit einer Ladekupplung versehen ist, die mit einem im Elektro- und Hybridfahrzeug installierten Ladeeinbaustecker verbindbar ist. Vorliegend werden Ladesteckdosen, Ladestecker, Ladekupplungen und Ladeeinbaustecker unter dem Begriff „Ladesteckverbinder“ subsummiert. Ladesteckdosen und Ladekupplungen weisen als Ladekontakte Kontakthülsen auf und Ladestecker sowie in Elektro- und Hybridfahrzeuge einbaubare Ladeeinbaustecker weisen als Ladekontakte Kontaktstifte auf, die in die Kontakthülsen einsteckbar sind.

Wie z.B. in der EP 3 043 421 A1 dargelegt, heizt sich aufgrund eines durch den Ladesteckverbinder fließenden Ladestroms dieser wegen ohmscher Stromwärmeverlusten auf. Das Aufheizen des Ladesteckverbinders ist jedoch auf eine Grenztemperaturerhöhung limitiert. So ist beispielsweise gemäß der Norm IEC 62196-3 die Grenztemperaturerhöhung auf 50 K limitiert. Dies wiederum führt bei größtenteils genormten Steckverbindergeometrien zu einem maximalen Ladestrom, der in der Regel nicht größer als 200 A im Dauerlastbestrieb sein kann. Bei einer intermittierenden Aufladung der Batterie eines Elektro- oder Hybridfahrzeugs sind jedoch höhere Ladeströme über begrenzte Zeiträume notwendig, um die Batterie in einer gewünschten kurzen Zeit aufzuladen. Dies kann zu einer temporären Erhitzung der Ladesteckverbinder führen, die über der Grenztemperaturerhöhung liegt. Der Leitungsquerschnitt der Elektroanschlusskörper lässt sich nicht beliebig vergrößern, da die Steckverbindergeometrien genormt sind und darüber hinaus für die Elektroanschlusskörper eine möglichst geringe Menge an leitfähigem Material, üblicherweise Kupfer, verwendet werden soll.

Insofern soll gemäß der EP 3 043 421 A1 die Aufgabe gelöst werden, einen Elektroanschlusskörper bereitzustellen, der erhöhte Ladeströme bei einer begrenzten Aufheizung ermöglicht und daher eine erhöhte Kurzzeitstromtragfähigkeit aufweist. Diese Aufgabe soll dadurch gelöst sein, dass ein Elektroanschlusskörper für einen Ladestecker bzw. eine Ladebuchse bereitgestellt wird, wobei der Elektroanschlusskörper einen ersten Anschlussbereich zur galvanischen Verbindung mit einem elektrischen Energieempfänger und einen zweiten Anschlussbereich zur galvanischen Verbindung mit einer

elektrischen Energiequelle aufweist, wobei der Elektroanschlusskörper so ausgestaltet ist, dass dieser einen im Elektroanschlusskörper ausgebildeten Kühlfluidkanal aufweist, wobei der Kühlfluidkanal des Elektroanschlusskörpers mit einer Kühlfluidquelle fluidverbunden ist, die in einer Ladestation angeordnet ist.

Eine Kühlung eines Ladesteckverbinders für Elektro- und Hybridfahrzeuge, die von der Seite der Ladestation ausgeht, ist auch ansonsten aus dem Stand der Technik gut bekannt. So beschreibt die DE 10 2015 119 338 A1 , dass an einem Kontakthülsenelement eines Ladesteckers zwei Anschlussstellen für Kühlmittelleitungen angeordnet sind. Mittels eines spiralförmigen Aufsteckelements wird Kühlmittel zirkular um das Kontakthülsenelement geleitet. Die zwei Anschlussstellen dienen als Zu- und Ablauf für das Kühlmittel, das von der Ladestation zum Ladestecker geleitet wird. Die EP 3 433 902 B1 beschreibt ebenfalls ein Steckverbinderteil mit gekühlten Kontaktelementen. Auch hier ist ladestationsseitig das Heranführen eines Kühlmittels via Kühlmittelleitungen an die Kontaktelemente der an dem Ladekabel angeschlossenen Ladekupplung vorgesehen. Als Kühlmittel ist ein Fluid vorgesehen, welches senkrecht zum Kontaktelement in das ausgehölte Kontaktelement geleitet wird und innerhalb des Kontaktelements zurückströmt. Die 10 2016 105 361 B4 beschreibt schließlich ebenfalls ein Steckverbinderteil mit einem gekühlten Kontaktelement, wobei auch hier ladestationsseitig das Heranführen eines Kühlmittels via Kühlmittelleitungen an die Kontaktelemente einer am Ladekabel angeschlossenen Ladebuchse vorgesehen ist. An den Kontaktelementen sind dabei Leitelemente angeordnet, die ein Umströmen der Kontaktelemente durch

das Kühlmittel in Form von Pressluft gewähren sollen.

Ausgehend davon ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Laden einer Batterie eines Elektro- oder Hybridfahrzeugs mit hohen Strömen über einen längeren Zeitraum zu ermöglichen.

Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Erfindungsgemäß ist somit ein System mit einem Ladesteckverbinder für Elektro- und Hybridfahrzeuge und einer Steuereinheit vorgesehen, wobei der Ladesteckverbinder ein Gehäuse, in dem Gehäuse angeordnete Ladekontakte zum Kontaktieren korrespondierender Ladekontakte eines korrespondierenden Ladesteckverbinders und ein Kühlelement aufweist, das derart an wenigstens einen der Ladekontakte angekoppelt ist, dass der Ladekontakt mittels des Kühlelements kühlbar ist, das Kühlelement mit der Steuereinheit verbunden ist, so dass die Kühlfunktion des Kühlelements mittels der Steuereinheit steuerbar ist, und die Steuereinheit dazu eingerichtet ist, die Kühlfunktion des Kühlelements zu einer Zeit außerhalb eines Ladevorgangs zu aktivieren.

Wenn vorliegend von einem korrespondierenden Ladesteckverbinder die Rede ist, dann ist damit einerseits ein Ladesteckverbinder gemeint, der das selbe Steckgesicht wie der erfindungsgemäße Ladesteckverbinder aufweist, wobei das eine Steckgesicht aber Kontaktstifte aufweist, wenn das andere

Steckgesicht Kontakthülsen aufweist, und umgekehrt. Das Set aus erfindungsgemäßem Ladesteckverbinder und korrespondierendem Ladesteckverbinder kann also zusammengesteckt werden. Andererseits wird vorliegend auch dann von einem korrespondieren Ladesteckverbinder gesprochen, wenn die Steckgesichter im zuvor genannten Sinne sich nur teilweise entsprechen, also der korrespondiere Ladesteckverbinder z.B. nicht alle Kontakte aufweist, die bei dem erfindungsgemäßen Ladesteckverbinder vorhanden sind, die vorhandenen Kontakte des korrespondieren Ladesteckverbinders aber vom Steckgesicht her dem erfindungsgemäßen Ladesteckverbinder entsprechen, so dass der erfindungsgemäße Ladesteckverbinder und der korrespondierende Ladesteckverbinder auch in diesem Fall zusammengesteckt werden können.

Ein solcher Fall liegt z.B. vor bei einer an einem Ladekabel angeschlossenen Ladekupplung für ein Gleichstromladen nach der europäischen Norm IEC 62196 Typ 2. Eine solche Ladekupplung ist in einen in die Karosserie eines Elektro- oder Hybridfahrzeugs eingebauten und für Wechselstrom laden sowie für Gleichstromladen geeigneten Ladeeinbaustecker einsteckbar, wobei im Wechselstromsteckgesicht bei der Gleichstromladenladekupplung nur die Kommunikationskontakte und der Schutzkontakt vorhanden sind, jedoch keine Kontakte für Außenleiter und einen Mittelleiter für ein Wechselstrom laden.

Als Kühlelement wird vorliegend ein solches Element verstanden, das dazu führt, dass bei dem erfindungsgemäßen System aus Ladesteckverbinder und Steuereinheit eine aktive Kühlung an den Ladekontakten durch das

Kühlelement herbeigeführt wird. Durch eine aktive Kühlung werden die Ladekontakte des erfindungsgemäßen Ladesteckverbinders zu einer Zeit außerhalb des Ladevorgangs gekühlt, so dass die Ladekontakte beim Einsetzen des Ladevorgangs eine Temperatur aufweisen, die niedriger ist als die Umgebungstemperatur. Dadurch wird bei einem Laden mit höheren Ladeströmen die maximal zulässige Grenztemperatur später erreicht. Im Vergleich zu einem Ladevorgang mit Ladekontakten, die die Umgebungstemperatur aufweisen, ermöglicht das erfindungsgemäße System einen länger andauernden Ladevorgang mit höheren Ladeströmen.

Die Erfassung, ob ein Ladevorgang stattfindet oder nicht, kann auf unterschiedliche Weisen erfolgen. Die Steuereinheit kann beispielsweise mit Kommunikationskontakten des Ladesteckverbinders verbunden sein, so dass mittels der Kommunikationskontakte ein Ladevorgang registrierbar ist. Ebenso kann die Steuereinheit zum Erfassen eines Ladevorgangs mit den Ladekontakten verbunden sein. Die Steuereinheit ist dazu ausgelegt ein Kühlen der Ladekontakte ausschließlich zu einer Zeit außerhalb eines Ladevorgangs vorzunehmen. Es ist möglich, dass die Steuereinheit, um eine kompaktere Bauweise des erfindungsgemäßen Systems anzubieten, in dem Ladesteckverbinder angeordnet ist. Insbesondere kann die Steuereinheit jedoch auch außerhalb des Ladesteckverbinders angeordnet sein.

Es ist somit ein maßgeblicher Aspekt der Erfindung, mittels der Vorkühlung der Ladekontakte einen länger andauernden Ladevorgang mit höheren Ladeströmen zu ermöglichen, so dass insbesondere im Fall intermittierenden

Ladens eine größere Menge elektrischer Energie übertragbar ist. Die Erfindung dient auch dazu, den Zeitraum am Anfang eines Ladevorgangs zu überbrücken, in dem eine Kühlung von der Ladestation her erst anlaufen muss und somit noch nicht effektiv für die Ladekontakte des erfindungsgemäßen Ladesteckverbinders zur Verfügung steht. Das Kühlelement ist dazu thermisch mit den Ladekontakten gekoppelt, so dass eine Kühlung der Ladekontakte effizient vorgenommen werden kann. Ganz besonders bevorzugt kontaktiert das Kühlelement den Ladekontakt dafür direkt, also ohne elektrische Isolierung. Das Kühlelement kann dazu auch mit Wärmerohren versehen sein, die eine thermische Verbindung mit den Ladekontakten ermöglichen. Als Wärmerohre werden dabei vorzugsweise Vollmaterialrohre verwendet, die eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweisen. Ebenso kann das Kühlelement mittels einer wärmeleitenden Paste mit den Ladekontakten gekoppelt sein.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Zeit außerhalb eines Ladevorgangs eine Zeit unmittelbar vor einem aktuell geplanten Ladevorgang ist. Die Kühlleistung des Kühlelementes ist bekannt, so dass die in Relation zu der Umgebungstemperatur minimal erreichbare Temperatur der Ladekontakte ebenfalls bekannt ist. Die minimal erreichbare Temperatur ist dabei die kleinstmögliche Temperatur, die unter Berücksichtigung der Umgebungstemperatur und der Kühlleistung erreicht werden kann. Für eine effizientere Kühlung kann es deshalb vorgesehen sein, dass die Kühlung zu einer bestimmten Zeit vor einem geplanten Ladevorgang einsetzt, so dass die Ladekontakte bei Einsetzen des Ladevorgangs die minimal erreichbare Temperatur aufweisen.

Prinzipiell kann das Kühlelement auf unterschiedliche Arten gebildet sein. Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist jedoch vorgesehen, dass das Kühlelement ein Peltier-Element ist. Ein Peltier-Element ist ein elektrothermischer Wandler, der basierend auf dem Peltier-Effekt bei Stromdurchfluss eine Temperaturdifferenz erzeugt. Peltier-Elemente können sowohl zum Kühlen als auch zum Heizen verwendet werden. Vorliegend werden sie zum Kühlen verwendet. Peltier-Elemente sind somit Kühlelemente, die keine fluidtechnischen Verbindungen zu den Ladekontakten benötigen.

Über die im gekoppelten Zustand verbundenen Ladekontakte gleicht sich die Temperatur der Ladekontakte sowie der korrespondierenden Ladekontakte an, so dass diese wegen der Vorkühlung zum Anfang des Ladevorgangs insgesamt eine Temperatur aufweisen, die niedriger als die Umgebungstemperatur ist. Dies ist von besonderem Nutzen, wenn der korrespondierende Ladesteckverbinder mit einem aktiven Kühlsystem ausgestattet ist, wie eingangs unter Bezugnahme auf den Stand der Technik beschrieben. Durch das erfindungsgemäß vorgesehen System kann die Temperatur der Ladekontakte des Ladesteckverbinders sowie die Temperatur der korrespondierenden Ladekontakte des korrespondierenden Ladesteckverbinders unterhalb der Grenztemperaturerhöhung gehalten werden, und zwar bis zum Einsetzen des aktiven Kühlsystems, das von der Ladestation bereitgestellt wird.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das eine Heißseite und eine Kaltseite aufweisende Peltier-Element, mit der

Kaltseite thermisch leitend mit dem Ladekontakt verbunden ist und die Heißseite derart an die Umgebung angekoppelt ist, dass ein Wärmeabtrag von dem Ladekontakt an die Umgebung ermöglicht ist. Dadurch wird verhindert, dass der Wärmeabtrag der Heißseite den Ladesteckverbinder aufheizt und so die Kühlung der Ladekontakte hemmt. Dazu kann es vorgesehen sein, dass das Peltier-Element aus dem Gehäuse des Ladesteckverbinders herausragt und über Konvektion eine Kühlung herbeigeführt wird. Gleichwohl kann auch eine fluidbasierte Kühlung an der Heißseite des Peltier-Elements realisiert sein. Ebenso denkbar ist, dass die Heißseite mit der Karosserie eines Fahrzeugs über Wärmerohre thermisch leitend verbunden ist, so dass die an der Heißseite auftretende Wärme über die Karosserie abführbar ist.

Vorzugsweise gilt in diesem Zusammenhang auch, dass die Heißseite derart mit einem zusätzlichen Konvektionselement verbunden ist, dass ein Wärmeabtrag an die Umgebung über das Konvektionselement durch Konvektion ermöglicht ist. Dazu kann das Konvektionselement über eine wärmeleitende Paste mit der Heißseite des Peltier-Elements thermisch gekoppelt sein. Das Konvektionselement ragt dabei vorzugsweise aus dem Gehäuse des Ladesteckverbinders heraus, um einen effektiven Wärmeabtrag mittels Konvektion an die Umgebung zu ermöglichen.

Weiter vorzugsweise gilt, dass das System aus dem Ladesteckverbinder und der Steuereinheit mit einem Anschlussbereich in dem Gehäuse versehen ist, in dem die Ladekontakte galvanisch leitend an elektrische Leitungen angeschlossen sind, die von dem Ladesteckverbinder wegführen, wobei die

Ladekontakte eine Aussparung in dem Anschlussbereich aufweisen, in der das Kühlelement angeordnet ist. Mittels der Aussparung ist es möglich, eine große Kontaktfläche des Ladekontaktes mit dem Kühlelement zu gewährleisten.

Als Anschlussbereich des Ladesteckverbinders wird vorliegend der Bereich des Ladesteckverbinders bezeichnet, in dem die Ladekontakte galvanisch leitend an elektrische Leitungen angeschlossen sind, die von dem Ladesteckverbinder wegführen.

Prinzipiell kann das System mit dem Ladesteckverbinder und der Steuereinheit mit nur einem Kühlelement versehen sein. Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist jedoch vorgesehen, dass das erfindungsgemäße System ein weiteres Kühlelement aufweist, wobei das weitere Kühlelement mit der Steuereinheit verbunden ist und derart mit einem weiteren der Ladekontakte verbunden ist, dass der weitere Ladekontakt mittels des Kühlelements kühlbar ist. Konkret ist es also so, dass gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung jeder Ladekontakt mit einem eigenen Kühlelement versehen ist.

Die Erfindung betrifft außerdem die Verwendung eines zuvor beschriebenen Systems in einem Elektro- oder Hybridfahrzeug. Der Ladesteckverbinder kann dabei gemäß der europäischen Norm IEC 62196 Typ 2 ausgebildet sein.

Außerdem betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines Ladesteckverbinders für Elektro- und Hybridfahrzeuge, wobei der Ladesteckverbinder

Ladekontakte zum Kontaktieren korrespondierender Ladekontakte eines korrespondierenden Ladesteckverbinders und ein Kühlelement aufweist, das derart an wenigstens einen der Ladekontakte angekoppelt ist, dass der Ladekontakt mittels des Kühlelements kühlbar ist, umfassend die folgenden Verfahrensschritte:

51 ) Erfassen, ob aktuell ein Ladevorgang stattfindet,

52) Einschalten des Kühlelementes nur, wenn erfasst worden ist, dass kein Ladevorgang stattfindet.

Wesentlich ist dabei, dass ein Kühlen nur in Zeiten außerhalb eines Ladevorgangs stattfinden kann. Dazu wird erfasst, ob aktuell ein Ladevorgang stattfindet oder nicht. Das heißt aber nicht, dass immer gekühlt wird, wenn kein Ladevorgang stattfindet. Das Kühlen wird zu einem Zeitpunkt zwischen zwei konsekutiven Ladevorgängen gestartet und zwar bevorzugt so, dass die minimal erreichbare Temperatur erreicht ist, wenn der Ladevorgang gestartet wird. Vorzugsweise erfolgt die Kühlung dabei derart, dass die minimal erreichbare Temperatur unmittelbar vor dem Beginn des Ladevorgangs erreicht wird.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung umfasst das Verfahren die folgenden weiteren Verfahrensschritte:

53) Erfassen, dass aktuell ein Ladevorgang stattfindet oder unmittelbar bevorsteht, und

54) Ausschalten des Kühlelementes, wenn erfasst worden ist, dass aktuell ein Ladevorgang stattfindet bzw. unmittelbar bevorsteht.

Weiter bevorzugt umfasst das Verfahren zusätzlich die folgenden Schritte:

S1a) Erfassen eines Wertes für einen ladespezifischen Parameter,

S2a) Bestimmen einer Zeitdauer, nach der ein Ladevorgang zu erwarten ist, unter Verwendung des ladespezifischen Parameters,

S2b) Einschalten des Kühlelementes, sobald die bestimmte Zeitdauer eine vorbestimmte Zeitdauerschwelle unterschreitet.

Hier wird also ein ladespezifischer Parameter erfasst, mit dem eine Zeitdauer bestimmbar ist, nach der ein Ladevorgang zu erwarten ist. Das Einschalten des Kühlelements, sobald die vorbestimmte Zeitdauerschwelle der vorbestimmten Zeitdauer unterschritten ist, ermöglicht es, dass die Ladekontakte die minimal erreichbare Temperatur kurz vor dem Einsetzen des Ladevorgangs aufweisen. Mit dem Begriff „Zeitdauer“ ist damit der zeitliche Abstand gemeint, nach dem ein Ladevorgang zu erwarten ist. Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung wird in Schritt S1a ein jeweiliger Wert für den ladespezifischen Parameter sukzessive erfasst. Dadurch ist es möglich, kontinuierlich zu prüfen, ob die Zeitdauer die vorbestimmte Zeitdauerschwelle unterschreitet, so dass das Kühlelement im richtigen Moment aktiviert werden kann.

Grundsätzlich können verschiedene Parameter als ladespezifische Parameter vorgesehen sein. Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist jedoch vorgesehen, dass der ladespezifische Parameter ein Batterieladewert ist, also ein Wert, der die Restladung der Batterie angibt. Ein solcher Batterieladewert korreliert direkt mit einer verbleibenden zurücklegbaren

Distanz, die wiederum mit der Zeitdauerschwelle korreliert. Anhand des Batterieladewertes ist bestimmbar, wann ein Ladevorgang einsetzen muss. Die Distanz kann im Sinne dieser Erfindung sowohl einer räumlichen, als auch einer zeitlichen Distanz entsprechen.

Gemäß einer anderen bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist der ladespezifische Parameter eine Fahrzeugposition. Anhand der Fahrzeugposition ist z.B. die Distanz zu einer Ladestation ermittelbar, die angefahren werden soll, so dass bei Unterschreiten der Zeitdauerschwelle die Kühlung der Ladekontakte einsetzt.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der ladespezifische Parameter eine Tageszeit ist. Regelmäßige Fahrten ermöglichen das tageszeitabhängige Einschalten der Kühlung der Ladekontakte. Wenn zu erwarten ist, dass zu bestimmten Tageszeiten ein Ladevorgang beginnt, kann die Kühlung der Ladekontakte entsprechend vorab erfolgen.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist schließlich auch vorgesehen, dass der ladespezifische Parameter ein Wert aus einer Fahrzeugnavigation eines Elektro- oder Hybridfahrzeugs ist, der angibt, dass das Elektro- oder Hybridfahrzeug eine Ladestation anfährt. Insbesondere ist in diesem Zusammenhang vorgesehen, dass der Wert aus der Fahrzeugnavigation eines Elektro- oder Hybridfahrzeugs die erwartete Ankunftszeit an der Ladestation angibt und/oder die Dauer, bis das Elektro- oder

Hybridfahrzeug die Ladestation erreicht.

Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele weiter im Detail beschrieben.

In den Zeichnungen zeigen

Fig. 1 schematisch ein System mit einem Ladesteckverbinder und einer Steuereinheit gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 2 einen zu dem Steckverbinder aus Fig. 1 korrespondierenden Steckverbinder,

Fig. 3a den Ladesteckverbinder aus Fig. 1 in einer Seitenansicht,

Fig. 3b schematisch die Ladekontakte mit den Kühlelementen des Ladesteckverbinders aus Fig. 3a,

Fig. 4 das in Fig. 3b gezeigte Kühlelement mit einem Konvektionselement in einer schematischen Ansicht,

Fig. 5 schematisch den Einbau eines Ladesteckverbinder gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung in die Karosserie eines Elektro- oder Hybridfahrzeugs und

Fig. 6 ein Ablaufdiagramm für ein Verfahren gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Aus Fig. 1 ist schematisch ein System mit einem Ladesteckverbinder 1 und einer Steuereinheit 8 gemäß bevorzugter Ausführungsbeispiel der Erfindung ersichtlich. Dabei handelt es sich um einen Ladeeinbaustecker zum Einbau in die Fahrzeugkarosserie 17 eines Elektro- oder Hybridfahrzeugs 18, wie schematisch in Fig. 5 dargestellt. Der vorliegende Ladesteckverbinder 1 ist im Wesentlichen und von seinem Steckgesicht her ein Ladeeinbaustecker gemäß der europäischen Norm IEC 62196 Typ 2. Neben nicht weiter mit Bezugszeichen versehenen Wechselstrom ladekontakten weist der Ladesteckverbinder

1 einen Schutzkontakt 15, Kommunikationskontakte 16 und zwei Ladekontakte

2 für ein Gleichstrom laden auf.

Der Ladesteckverbinder 1 ist aus einem vorderen Gehäuseteil 27 und einem hinteren Gehäuseteil 28 zusammengesetzt. Beide Gehäuseteile zusammen bilden also das Gehäuse 7 des Ladesteckverbinders 1 . Das vordere Gehäuseteil 27 ist mit dem hinteren Gehäuseteil 28 mittels einer Laserverschweißung verbunden. Das vordere Gehäuseteil 27 ist das Gehäuseteil, das im in einer Fahrzeugkarosserie 17 eingebauten Zustand nach außen zeigt und dafür vorgesehen ist, einen korrespondierenden Ladesteckverbinder 4 zu empfangen.

Ein solcher korrespondierender Ladesteckverbinder 4 ist in einer perspektivischen Ansicht aus Fig. 2 ersichtlich. Dabei handelt es sich um eine

Ladekupplung für ein Gleichstromladen, die im Wesentlichen und von ihrem Steckgesicht her der europäischen Norm IEC 62196 Typ 2 entspricht. Für das Gleichstrom laden sind zwei korrespondierende Ladekontakte 3 in einem Gehäuse 13 vorgesehen, die beim Laden mit den Ladekontakten 2 des Ladesteckverbinders 1 Zusammenwirken. Konkret sind die Ladekontakte 2 des Ladesteckverbinders 1 vorliegend als Kontaktstifte ausgebildet und die korrespondierenden Ladekontakte 3 des korrespondierenden Ladesteckverbinders 4 als Kontakthülsen, in die die Kontaktstifte einsteckbar sind. Außerdem weist der korrespondierende Ladesteckverbinder 4 zwei Kommunikationskontakte 16 sowie einen Schutzkontakt 15 auf.

Wie insbesondere Fig. 3a entnehmbar, weist der Ladesteckverbinder 1 einen Steckbereich im vorderen Gehäuseteil 27 und einen Anschlussbereich im hinteren Gehäuseteil 28 auf. Der Steckbereich ist als ein solcher Bereich definiert, in dem der Ladesteckverbinder 1 im mit dem korrespondierenden Ladesteckverbinder 4 gesteckten Zustand mit dem korrespondierenden Ladesteckverbinder 4 in Steckrichtung überlappt und die Ladekontakte 2, 3 der beiden Steckverbinder 1 , 4 in galvanisch leitendem Kontakt miteinander stehen. Der Anschlussbereich ist als ein solcher Bereich definiert, in dem die Ladekontakte 2 des Ladesteckverbinders galvanisch leitend an elektrische Leitungen 14 angeschlossen sind, die von dem Ladesteckverbinder 1 zu einer nicht weiter dargestellten Batterie führen.

Maßgeblich bei dem hier beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nun, dass zwei Kühlelemente 5, die in diesem Ausführungsbeispiel

Peltier-Elemente 6 sind, in Aussparungen 12 der Ladekontakte 2 angeordnet sind. Die Peltier-Elemente 6 sind mit ihrer Kaltseite 10 in den Aussparungen 12 angeordnet und kontaktieren diese dort. Die Heißseite 9 befindet sich auf der der Kaltseite 10 gegenüberliegenden Seite und ist thermisch über nicht gezeigte Wärmerohre mit der Fahrzeugkarosserie 17 gekoppelt. Die Aussparungen 12 sind im Anschlussbereich des Ladesteckverbinders 1 angeordnet.

Die Fig. 3b zeigt perspektivisch die die Aussparungen 12 aufweisenden Ladekontakte 2 des Ladesteckverbinders 1. Jeder Ladekontakt 2 weist eine Aussparung 12 auf, in der ein Peltier-Element 6 angeordnet ist. Die Peltier- Elemente 6 sind mit der Steuereinheit 8 verbunden und werden durch diese gesteuert, also insbesondere aktiviert bzw. deaktiviert. Die Steuereinheit 8 ist dazu an der Fahrzeugkarosserie 17 angeordnet und darüber hinaus mit den Kommunikationskontakten 16 des Ladesteckverbinders 1 verbunden.

In diesem Zusammenhang sei allerdings angemerkt, dass die in der Fig. 3b gezeigte Anordnung der Peltier-Elemente 6 in den Aussparungen 12 des Wärmeleitelementes zwar sehr günstig für den Wärmeabtrag von den Ladekontakten 2 ist. Es sind jedoch auch andere Anordnungen für die Peltier- Elemente 6 denkbar.

Aus Fig. 4 ist ersichtlich, dass alternativ zu dem Wärmeabtrag des Peltier- Elementes 6 durch Wärmerohre ein Konvektionselement 11 direkt die Heißseite 10 des Peltier-Elements 6 kontaktierend angeordnet sein kann. Das

Konvektionselement 11 weist dazu ein besonderes hohes Verhältnis seiner Oberfläche zu seinem Volumen auf, so dass für eine Konvektionskühlung eine besonders große Oberfläche für den Wärmeabtrag verfügbar ist.

Weiter oben ist schon angesprochen worden, dass der Ladesteckverbinder 1 in Form eines Einbausteckers an der Fahrzeugkarosserie 17 eines Elektro- oder Hybridfahrzeugs 18 Verwendung findet. In diesem Zusammenhang darf nochmals auf Fig. 5 verwiesen werden, die schematisch einen in eine Fahrzeugkarosserie 17 eines Elektro- oder Hybridfahrzeugs 18 eingebauten Ladesteckverbinder 1 zeigt.

Aus Fig. 6 ist schematisch ein Flussdiagramm mit dem Ablauf eines Verfahrens zum Betreiben eines Ladesteckverbinders 1 für Elektro- und Hybridfahrzeuge 18 gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ersichtlich. Der erste Schritt S1 umfasst das Erfassen, ob aktuell ein Ladevorgang stattfindet. Daraufhin wird in einem Schritt S1a ein jeweiliger Wert für einen ladespezifischen Parameter sukzessive erfasst. Der ladespezifische Parameter ist vorliegend der Ladezustand der Batterie des Elektro- oder Hybridfahrzeugs 18. In einem weiteren Schritt S2a wird anhand des ladespezifischen Parameters eine Zeitdauer bestimmt, nach der ein Ladevorgang zu erwarten ist. Konkret wird vorliegend kontinuierlich anhand des Ladezustandes der Batterie die voraussichtliche residuale Reichweite in Form einer Zeitdauer berechnet. Sobald die Zeitdauer eine vorbestimmte Zeitdauerschwelle unterschreitet, wird in Schritt S2b das Einschalten des Kühlelementes 5 durch die Steuereinheit 8 vorgenommen. In einem weiteren Schritt S3 wird erneut erfasst, ob ein

Ladevorgang stattfindet oder unmittelbar bevorsteht. Das Kühlelement 5 wird in Schritt S4 ausgeschaltet, wenn im Schritt S3 erfasst wurde, dass ein Ladevorgang stattfindet oder unmittelbar bevorsteht.

Bezugszeichenliste

1 Ladesteckverbinder

2 Ladekontakt

3 korrespondierender Ladekontakt

4 korrespondierender Ladesteckverbinder

5 Kühlelement

6 Peltier-Element

7 Gehäuse

8 Steuereinheit

9 Heißseite

10 Kaltseite

11 Konvektionselement

12 Aussparung

13 Gehäuse

14 elektrische Leitung

15 Schutzkontakt

16 Kommunikationskontakt

17 Fahrzeugkarosserie

18 Elektro- oder Hybridfahrzeug

19 Kühlelement

27 vorderer Gehäuseteil

28 hinterer Gehäuseteil

Claims

Patentansprüche:

1. System mit einem Ladesteckverbinder (1 ) für Elektro- und Hybridfahrzeuge (18) und einer Steuereinheit (8), wobei der Ladesteckverbinder (1) ein Gehäuse (7), in dem Gehäuse (7) angeordnete Ladekontakte (2) zum Kontaktieren korrespondierender Ladekontakte (3) eines korrespondierenden Ladesteckverbinders (4) und ein Kühlelement (5) aufweist, das derart an wenigstens einen der Ladekontakte (2) angekoppelt ist, dass der Ladekontakt (2) mittels des Kühlelements (5) kühlbar ist, das Kühlelement (5) mit der Steuereinheit (8) verbunden ist, so dass die Kühlfunktion des Kühlelements (5) mittels der Steuereinheit (8) steuerbar ist, und die Steuereinheit (8) dazu eingerichtet ist, die Kühlfunktion des Kühlelements zu einer Zeit außerhalb eines Ladevorgangs zu aktivieren.

2. System nach Anspruch 1 , wobei die Zeit außerhalb eines Ladevorgangs eine Zeit vor einem aktuell geplanten Ladevorgang ist.

3. System nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Kühlelement (5) ein Peltier- Element (6) ist.

4. System nach Anspruch 3, wobei das eine Heißseite (9) und eine Kaltseite (10) aufweisende Peltier-Element (6), mit der Kaltseite (9) thermisch leitend mit dem Ladekontakt (2) verbunden ist und die Heißseite (9) derart an die Umgebung angekoppelt ist, dass ein Wärmeabtrag von dem Ladekontakt (2) an die Umgebung ermöglicht ist.

5. System nach Anspruch 3 oder 4, wobei die Heißseite (10) derart mit einem Konvektionselement (11 ) verbunden ist, dass ein Wärmeabtrag an die Umgebung über das Konvektionselement (11 ) durch Konvektion ermöglicht ist.

6. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Kühlelement (5) den Ladekontakt (2) direkt kontaktiert.

7. System nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einem Anschlussbereich in dem Gehäuse (7), in dem die Ladekontakte (2) galvanisch leitend an elektrische Leitungen (14) angeschlossen sind, die von dem Ladesteckverbinder (1 ) wegführen, wobei der Ladekontakt (2) eine Aussparung (12) in dem Anschlussbereich aufweist, in der das Kühlelement (5) angeordnet ist.

8. Verfahren zum Betreiben eines Ladesteckverbinders (1) für Elektro- und Hybridfahrzeuge (18), wobei der Ladesteckverbinders (1 ) Ladekontakte (2) zum Kontaktieren korrespondierender Ladekontakte (3) eines korrespondierenden Ladesteckverbinders (4) und ein Kühlelement (5) aufweist, das derart an wenigstens einen der Ladekontakte (2) angekoppelt ist, dass der Ladekontakt (2) mittels des Kühlelements (5) kühlbar ist, umfassend die folgenden Verfahrensschritte:

51 ) Erfassen, ob aktuell ein Ladevorgang stattfindet,

52) Einschalten des Kühlelementes (5) nur, wenn erfasst worden ist, dass kein Ladevorgang stattfindet.

9. Verfahren nach Anspruch 8 mit folgenden weiteren Verfahrensschritten:

54) Ausschalten des Kühlelementes (5), wenn erfasst worden ist, dass aktuell ein Ladevorgang stattfindet bzw. unmittelbar bevorsteht.

10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, umfassend die weiteren Schritte:

S1a) Erfassen eines Wertes für einen ladespezifischen Parameter,

S2b) Einschalten des Kühlelementes (5), sobald die bestimmte Zeitdauer eine vorbestimmte Zeitdauerschwelle unterschreitet.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, wobei in Schritt S1a ein jeweiliger Wert für den ladespezifischen Parameter sukzessive erfasst wird.

12. Verwendung eines System nach einem der Ansprüche 1 bis 7 in einem Elektro- oder Hybridfahrzeug (18).